一种向上施工竖井设备及其施工方法技术

本发明专利技术提供了一种向上施工竖井设备及其施工方法，所述向上施工竖井设备包括向上挖掘装置、反力架千斤顶(12)和管片千斤顶(13)，所述上挖掘装置含有刀盘(1)、外筒(2)和驱动系统(5)，管片千斤顶(13)和外筒(2)之间能够安装管片(10)，管片千斤顶(13)能够驱动所述上挖掘装置和管片(10)向上移动，反力架千斤顶(12)和所述上挖掘装置之间能够安装反力架(8)，反力架千斤顶(12)能够支撑所述上挖掘装置和反力架(8)。该向上施工竖井设备及其施工方法具有机械化程度高、施工效率高、安全性高、施工人员少、成本低、设备可在竖井内回退、设备体积小能更好的利用隧道空间等优点。更好的利用隧道空间等优点。更好的利用隧道空间等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种向上施工竖井设备及其施工方法


[0001]本专利技术涉及竖井施工
，具体的是一种向上施工竖井设备，还是一种向上施工竖井设备的施工方法。

技术介绍

[0002]竖井施工通常的做法是从地面向下开挖，采用掘进与砌壁交替进行的方式，当地层稳定性差及含水量较大时还需要进行冻结法、预注浆等技术辅助施工，施工工序复杂、效率低、安全性极差。现有解决竖井机械化施工的主要方式包括盾构法和顶管法两类，针对以上两种工法有关科研机构和人员又提出了一些新的解决方案：
[0003]例如，中国专利文献CN 110700838 A，公开日期2020.1.17，公开了《一种从下往上的竖井施工方法及系统》。在坚井施工时，无需人工挖掘，无需增设支护装置，施工过程较简单，因此有利于提升竖井的施工效率。其中，采用止退支架和夹紧装置对设备和管片进行止退，初始阶段会起到一定止退效果，但随着掘进长度的增加，其止退作用会大大降低，存在一定风险。

技术实现思路

[0004]为了解决上述竖井施工过程中容易出现设备和管片回退的问题，本专利技术提供了一种向上施工竖井设备及其施工方法，该向上施工竖井设备及其施工方法具有机械化程度高、施工效率高、安全性高、施工人员少、成本低、设备可在竖井内回退、设备体积小能更好的利用隧道空间等优点。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一种向上施工竖井设备，包括向上挖掘装置、反力架千斤顶和管片千斤顶，所述上挖掘装置含有刀盘、外筒和驱动系统，管片千斤顶和外筒之间能够安装管片，管片千斤顶能够驱动所述上挖掘装置和管片向上移动，反力架千斤顶和所述上挖掘装置之间能够安装反力架，反力架千斤顶能够支撑所述上挖掘装置和反力架。
[0007]一种向上施工竖井设备的施工方法，所述向上施工竖井设备的施工方法采用了上述的向上施工竖井设备，所述向上施工竖井设备的施工方法包括从下向上挖掘竖井的过程，所述从下向上挖掘竖井的过程包括以下步骤：
[0008]步骤1a、施工前的准备；
[0009]步骤2a、所述上挖掘装置切削土体，管片千斤顶驱动所述上挖掘装置向上移动第一设定距离；
[0010]步骤3a、在反力架千斤顶和所述上挖掘装置之间安装反力架，然后由反力架千斤顶支撑所述上挖掘装置和反力架；管片千斤顶缩回，在管片千斤顶和外筒之间安装环形的管片；
[0011]步骤4a、所述上挖掘装置切削土体，管片千斤顶驱动所述上挖掘装置、全部的管片和全部的反力架向上移动所述第一设定距离；
[0012]步骤5a、在反力架千斤顶和最下端的反力架之间安装反力架，然后由反力架千斤顶支撑所述上挖掘装置和全部的反力架；在管片千斤顶和最下端的环形的管片之间安装环形的管片；
[0013]步骤6a、多次依次重复步骤4a至步骤5a，直至完成竖井挖掘施工。
[0014]本专利技术的有益效果是：
[0015]1、反力架作为支撑结构将设备及管片重量通过反力架千斤顶和支撑架台传递给隧道底部，调节反力架千斤顶用于支撑顶管设备及管片，进而实现管片千斤顶向下回退收缩，进行下一环管片的拼装。
[0016]2、当掘进预定位置处于回收空间不足的道路下或上方存在已有地下管线无法使用起重机将设备吊出时，利用反力架千斤顶配合水平支撑杆可实现顶管设备在竖井内部的回退。
[0017]3、设备向上掘进中，上下两环管片之间通过螺栓连接，随着管片的不断安装，螺栓会因管片重量产生拉伸破坏，通过在反力架上设置水平支撑杆，伸长水平支撑杆使其插入竖井管片的注浆孔内，从而将管片自重通过水平支撑杆传递给反力架，保证掘进安全。
[0018]4、整个向上掘进过程完成后可逐步拆卸反力架并回退设备，实现反力架的重复利用；同时，可选择性回收或不回收利用顶管设备外筒。
[0019]5、反力架可实现设备止退、设备竖井内回退，其中空部兼做排土管道。
[0020]6、通过施做盖板及密封筒装置，可实现顶管设备在水面以下进行竖井内安全回退。
附图说明
[0021]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0022]图1是管片千斤顶驱动所述上挖掘装置、管片和反力架向上移动的示意图。
[0023]图2是在反力架千斤顶和最下端的反力架之间安装反力架的示意图。
[0024]图3是管片千斤顶的活塞杆缩回的示意图。
[0025]图4是在管片千斤顶和最下端的环形的管片之间安装管片的示意图。
[0026]图5是管片千斤顶和反力架千斤顶工作多次后的示意图。
[0027]图6是内止退支撑机构的水平支撑杆缩回时的示意图。
[0028]图7是内止退支撑机构的水平支撑杆伸出时的示意图。
[0029]图8是在图7中A
‑
A剖面上的示意图。
[0030]图9是反力架的上法兰为非圆形时的示意图。
[0031]图10是反力架的上法兰为圆形时的示意图。
[0032]图11是外筒顶出地面可回收利用的示意图。
[0033]图12是外筒作为竖井管片使用的示意图。
[0034]图13是全部内止退支撑机构解除与管片的连接的示意图。
[0035]图14是反力架千斤顶缩回使所述上挖掘装置和反力架整体下降的示意图。
[0036]图15是使最下端的反力架上方的内止退支撑机构与管片连接的示意图。
[0037]图16是卸下最下端的反力架的示意图。
[0038]图17是所述上挖掘装置到达所述水域内的预定掘进位置的示意图。
[0039]图18是在外筒的上端外安装密封筒的示意图。
[0040]图19是回收拆卸反力架的示意图。
[0041]图20是用格栅替换密封筒的示意图。
[0042]图21是刀盘收缩向下移动至外筒内的示意图。
[0043]图22是在外筒的上端外安装密封盖板的示意图。
[0044]图23是用格栅替换密封盖板的示意图。
[0045]1、刀盘；2、外筒；3、内筒；4、闸门；5、驱动系统；6、夹管阀；7、螺栓；8、反力架；9、内止退支撑机构；10、管片；11、始发钢套筒；12、反力架千斤顶；13、管片千斤顶；14、支撑架台；15、密闭土舱；16、地面；19、注浆孔；20、密封盖板；21、水面；22、密封筒；23、格栅；24、主隧道；
[0046]601、橡胶管套；
[0047]801、螺栓孔；802、上法兰；803、支撑筒体；804、下法兰；
[0048]901、自动伸缩部件；902、铰链；903、套管；904、水平支撑杆；905、肋板。
具体实施方式
[0049]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0050]一种向上施工竖井设备，包括向上挖掘本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种向上施工竖井设备，其特征在于，所述向上施工竖井设备包括向上挖掘装置、反力架千斤顶(12)和管片千斤顶(13)，所述上挖掘装置含有刀盘(1)、外筒(2)和驱动系统(5)，管片千斤顶(13)和外筒(2)之间能够安装管片(10)，管片千斤顶(13)能够驱动所述上挖掘装置和管片(10)向上移动，反力架千斤顶(12)和所述上挖掘装置之间能够安装反力架(8)，反力架千斤顶(12)能够支撑所述上挖掘装置和反力架(8)。2.根据权利要求1所述的向上施工竖井设备，其特征在于，所述上挖掘装置还含有密闭土舱(15)、闸门(4)和夹管阀(6)，刀盘(1)、密闭土舱(15)、闸门(4)和夹管阀(6)从上向下依次连接，夹管阀(6)的下端能够与反力架(8)连接，密闭土舱(15)内的渣土能够依次通过闸门(4)、夹管阀(6)和反力架(8)后从反力架(8)的下端排出。3.根据权利要求2所述的向上施工竖井设备，其特征在于，所述上挖掘装置还含有内筒(3)和支撑架台(14)，支撑架台(14)与反力架千斤顶(12)和管片千斤顶(13)一一对应连接，支撑架台(14)能够支撑反力架千斤顶(12)和管片千斤顶(13)，内筒(3)套于外筒(2)内，内筒(3)与外筒(2)可拆卸连接。4.根据权利要求1所述的向上施工竖井设备，其特征在于，所述向上施工竖井设备还包括反力架(8)，反力架(8)为直立的筒形结构，反力架(8)的上下两端均为开放状态，反力架(8)含有从上向下依次连接的上法兰(802)、支撑筒体(803)和下法兰(804)，上法兰(802)和下法兰(804)上均设有螺栓孔(801)。5.根据权利要求1所述的向上施工竖井设备，其特征在于，所述向上施工竖井设备还包括多个反力架(8)，多个反力架(8)沿所述上挖掘装置的轴线方向首尾依次连接，相邻的两个反力架(8)之间可拆卸连接。6.根据权利要求1所述的向上施工竖井设备，其特征在于，所述向上施工竖井设备还包括反力架(8)，反力架(8)外设有多个内止退支撑机构(9)，内止退支撑机构(9)能够与管片(10)连接或分离，当内止退支撑机构(9)与管片(10)连接时，管片(10)和反力架(8)之间能够相对静止；当内止退支撑机构(9)与管片(10)分离时，管片(10)和反力架(8)之间能够相对移动。7.根据权利要求6所述的向上施工竖井设备，其特征在于，内止退支撑机构(9)含有肋板(905)，肋板(905)上设有依次连接的自动伸缩部件(901)、铰链(902)和水平支撑杆(904)，水平支撑杆(904)外套设有套管(903)，套管(903)和自动伸缩部件(901)均与肋板(905)连接固定，肋板(905)固定于反力架(8)外，自动伸缩部件(901)能够驱动水平支撑杆(904)插入管片(10)的注浆孔(19)内。8.一种向上施工竖井设备的施工方法，其特征在于，所述向上施工竖井设备的施工方法采用了权利要求1所述的向上施工竖井设备，所述向上施工竖井设备的施工方法包括从...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚威，毕程程，白中坤，王宁，朱毅，李洋，李应飞，赵修旺，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：